课题七 汽车的未来任务一 新燃料汽车（课件）-《汽车文化》新能源汽车-燃料电池汽车同步教学（北京理工大学出版社）

新能源汽车-燃料电池汽车 汽车文化 1 导 入 氢 洁净、高效的新能源 以氢为动力源的燃料电池汽车 得到世界各国的高度重视，并取得了很大的进展。 氢能作为洁净、高效的新能源已经引起全世界的广泛关注。近年来，以氢为动力源的燃料电池汽车得到世界各国的高度重视，并取得了很大的进展。 2 燃料电池汽车的定义 采用燃料电池作为电源的电动汽车称为燃料电池电动汽车（Fuel Cell Electric Vehicle,FCEV）。 燃料电池电动汽车一般以质子交换膜燃料电池（PEMFC）作为车载能量源。 燃料电池电动汽车是采用燃料电池作为电源的电动汽车称。燃料电池电动汽车一般以质子交换膜燃料电池作为车载能量源。燃料电池汽车原理如图所示。 3 燃料电池汽车的分类 按燃料的来源方式分类 直接燃料式燃料电池汽车 重整式燃料电池汽车 直接燃料式燃料电池汽车中的车载燃料作为燃料电池组的阳极燃料，车载燃料主要为纯氢，少数使用甲醇等其他燃料。 使用甲醇、汽油、天然气液化石油气等燃料，在汽车上通过重整器生成氢气,再将氢提供给燃料电池组作为阳极燃料。 采用纯氢作为燃料的燃料电池汽车，氢燃料的储存方式有高压储氢、液氢储存和金属储氢等几种。目前在大多数的燃料电池汽车，特别是在燃料电池轿车上，仍然是以压缩氢气或液化氢气作为燃料。 1.按燃料的来源方式分类按燃料的来源方式,燃料电池汽车可分为直接燃料式和重整式。 (1) 直接燃料式燃料电池汽车中的车载燃料作为燃料电池组的阳极燃料，车载燃料主要为纯氢，少数使用甲醇等其他燃料。采用纯氢作为燃料的燃料电池汽车,氢燃料的储存方式有高压储氢、液氢储存和金属储氢等几种。目前在大多数的燃料电池汽车,特别是在燃料电池轿车上,仍然是以压缩氢气或液化氢气作为燃料。 (2) 重整式燃料电池汽车使用甲醇、汽油、天然气液化石油气等燃料,在汽车上通过重整器生成氢气,再将氢提供给燃料电池组作为阳极燃料。 4 燃料电池汽车的分类 按有无辅助源分类 纯燃料电池燃料电池汽车 燃料电池/辅助源混合驱动燃料电池汽车 以燃料电池作为唯一动力源，汽车所有功率负荷都由燃料电池承担。 除了燃料电池外，还配备了辅助源，辅助源常为蓄电池和超级电容，车辆驱动功率由燃料电池和辅助源共同承担。 优点：系统结构简单，有利于整车的布置；系统部件少，有利于整车的轻量化。 缺点：燃料电池的功率大，成本高；对燃料电池系统的动态性能和可靠性要求很高；不能回收制动能量。目前，纯燃料电池燃料电池汽车较少。 当前的燃料电池汽车多数采用混合驱动型结构。 按照是否配备辅助源,燃料电池汽车可分为纯燃料电池燃料电池汽车和燃料电池辅助源混合驱动燃料电池汽车。 纯燃料电池燃料电池汽车以燃料电池作为唯一动力源,汽车所有功率负荷都由燃料电池承担。 纯燃料电池燃料电池汽车的优点是系统结构简单,有利于整车的布置;系统部件少,有利于整车的轻量化。 纯燃料电池燃料电池汽车的缺点是燃料电池的功率大,成本高;对燃料电池系统的动态性能和可靠性要求很高;不能回收制动能量。目前,纯燃料电池燃料电池汽车较少。 另一种就是燃料电池/辅助源混合驱动燃料电池汽车上除了燃料电池外,还配备了辅助源，辅助源常为蓄电池和超级电容,车辆驱动功率由燃料电池和辅助源共同承担。当前的燃料电池汽车多数采用混合驱动型结构。 5 燃料电池汽车的结构组成与原理 混合式燃料电池动力系统组成 燃料电池发动机 辅助动力源 DC/DC 转换器 DC/AC逆变器 电动机 动力电控系统 混合式燃料电池电动汽车的动力系统主要由燃料电池发动机、辅助动力源、ＤＣ／ＤＣ转换器、电动机和动力电控系统等组成。 １．在燃料电池电动汽车所采用的燃料电池发动机中，为保证燃料电池组的正常工作，除以燃料电池组为核心外，还装有氢气供给系统、氧气供给系统、气体加湿系统、反应生成物的处理系统、冷却系统和电能转换系统等。只有这些辅助系统匹配恰当和运转正常，才能保证燃料电池发动机正常运转。 ２．在燃料电池汽车上燃料电池发动机是主要电源，另外还配备有辅助动力源。根据燃料电池汽车的设计方案不同，其所采用的辅助动力源也有所不同，可以用蓄电池组、飞轮储能器或超大容量电容器等共同组成双电源系统。 ３．为了满足驱动电动机对电压和电流的要求及对多电源电力系统的控制，在电源与驱动电动机之间，用计算机控制实现对燃料电池汽车的多电源的综合控制，保证燃料电池汽车的正常运行。燃料电池汽车的燃料电池需要装置单向ＤＣ／ＤＣ转换器，蓄电池和超级电容器需要装置双向ＤＣ／ＤＣ；转换器。 ４．燃料电池汽车用的驱动电动机主要有直流电动机、交流电动机、永磁电动机和开关磁阻电动机等。燃料电池汽车驱动电动机的选型必须结合整车开发目标，综合考虑电动机的特点。 ５．燃料电池电动汽车的动力电控系统主要由燃料电池发动机管理系统、蓄电池管理系统、